Розділ 3. Розрахунок параметрів парокомпресійного теплового насосу для підігріву природного газу на ГРС

В даний час використання теплового насосу для опалення, гарячого водопостачання розглядається як більш енергоефективна альтернатива іншим способам теплопостачання, таким як спалювання органічного палива, електрообігрів тощо.

Використання парокомпресійних теплових насосів на практиці завжди вимагає не тільки витрат енергії на привід електродвигуна компресора, але й додаткових джерел низькопотенційної теплоти. Навколишнє середовище, розглянуте як локальна частина навколишнього простору, представляє інтерес як джерело енергії, тільки в тому випадку, коли його температурний рівень незначно відрізняється від температури, необхідної споживачеві. Енергетичний рівень навколишнього середовища залежить від місця і часу. Вміст енергії в навколишньому просторі визначається головним чином сонячною радіацією, а також геотермальною енергією і енергією обертання у взаємозв'язку з гравітацією.

Джерелами енергії з навколишнього простору (енергоносіями) служать грунт, грунтові та поверхневі води, повітря та тепловиділення від опалювальних будівель.

При використанні тепла землі можна виділити два види теплової енергії - високопотенційну і низькопотенційну. Проте використання високопотенційного тепла землі (гідротермальні ресурси) обмежено районами з певними геологічними параметрами. Використання низькопотенційного тепла землі за допомогою теплового насосу можливо практично всюди.

За допомогою теплового насосу можна використовувати існуючу енергію навколишнього простору. Однак ефективне використання теплового насосу передбачає оцінку доцільних умов експлуатації, пов'язаних з температурним полем джерел енергії. Так ймовірний температурний рівень і інтервал коливань температури енергоносіїв виглядає наступним чином: навколишнє повітря 4-15°С; сонячна радіація 20-80°С; грунт 6-12°С; грунтові води 6-12°С; поверхневі води 5-15°С; стічні води 24-30°С; відпрацьоване повітря 12-30°С.

Щоб досягти високого коефіцієнту перетворення, завдяки невеликій різниці температур між джерелом тепла і теплоносієм установки, при застосуванні теплового насосу необхідно використовувати джерела з високим температурним рівнем.

Тепловий насос здатний забирати з зовнішнього повітря при температурі до -20 °С корисне тепло. При більш низьких температурах енергоефективність теплового насосу різко знижується і він вже не може конкурувати з традиційними способами нагріву. Тому доцільність використання теплових насосів, що використовують навколишнє повітря значно вище у південних регіонах України.

Для поліпшення умов використання енергії довкілля із застосуванням теплового насосу рекомендується:

- використовувати місцеві високотемпературні джерела енергії (наприклад, грунтові та поверхневі води, грунт на певній глибині);

- використовувати зовнішні високотемпературні потоки енергії перед вирівнюванням їх температури з температурою навколишнього середовища (наприклад, сонячну радіацію за допомогою колекторів і абсорберів, відпрацьовану теплоту за допомогою теплообмінників);

- акумулювати і періодично використовувати високотемпературні джерела навколишнього середовища у низькотемпературних акумуляторах (наприклад, зрушене по фазі використання грунтових вод, ґрунтових акумуляторів, акумуляторів скидної води).

Вже досить широко теплові насоси використовуються для опалення приміщень, але в промисловості, там де їх можна дійсно ефективно експлуатувати, вони не знайшли широкого застосування, а для нагріву досі використовується процес спалювання органічного палива. У силу цієї обставини антропогенний вплив таких підприємств на навколишнє середовище дуже великий. Дослідження доцільності застосування парокомпресійного теплового насосу, що працює на різних холодоагентах, стосовно до нагрівання газу на ГРС в кліматичних умовах півдня України є актуальним завданням.

Дата добавления: 2015-07-13